§ 12. Знаки химических элементов

Определения и обозначения

Химический элемент — вид атомов с одинаковым зарядом ядра, имеющий собственное название и обозначение. Например, все атомы кислорода относятся к одному химическому элементу. Это понятие помогает отличать состав атомов от простого вещества, образованного ими.

Знак химического элемента — условное буквенное обозначение элемента, используемое в химической записи. Например, O — знак кислорода, а Fe — знак железа. Знаки нужны, чтобы кратко записывать состав веществ и ход химических реакций.

Химическая символика — система условных обозначений химических элементов. В неё входят знаки элементов и правила их записи. Благодаря этой системе химическая информация становится понятной независимо от языка, на котором говорит читатель.

Относительная атомная масса — величина, показывающая, во сколько раз масса атома элемента больше 1/12 массы атома углерода-12. Это безразмерное число, поэтому единицу измерения рядом с ним не пишут. По относительной атомной массе можно сравнивать массу атомов разных элементов.

Как это устроено

Названия элементов в разных языках звучат по-разному, поэтому запись только словами была бы неудобна для международного общения. Учёные используют короткие знаки, основанные на латинских или международных названиях. Такой язык химической символики одинаково читают в России, Германии, Японии и других странах.

Обычно знак образуется от первой буквы названия элемента. Если одной буквы недостаточно, добавляют вторую: первая пишется заглавной, а вторая — строчной, например Ca и Cl. Регистр важен: Co и Cо? В правильной химической записи каждая буква должна занимать своё место, поэтому нельзя заменять строчную букву заглавной.

У некоторых элементов знак не похож на русское название, потому что взят из латинского названия. Железо связано с Ferrum и обозначается Fe, медь — с Cuprum и обозначается Cu, натрий — с Natrium и обозначается Na, калий — с Kalium и обозначается K. Такие знаки сохраняют историческую международную традицию.

Один знак может иметь два связанных смысла. Он называет химический элемент как вид атомов, а в записи без коэффициента обозначает один атом этого элемента: H — один атом водорода, O — один атом кислорода. Если перед знаком поставить число, оно покажет количество атомов, например 2O — два атома кислорода.

Знак и относительную атомную массу находят в периодической системе химических элементов. Сначала находят клетку по названию или знаку, затем считывают нужные сведения: обозначение обычно расположено крупно, а относительная атомная масса — отдельным числом. Например, для серы находят S и видят Ar(S) ≈ 32, а для железа — Fe и Ar(Fe) ≈ 56.

Названия, знаки и относительные атомные массы химических элементов

Чтобы найти знак, ищите элемент по русскому названию и переходите к столбцу «Знак». Для сравнения атомных масс достаточно выписать числа из последнего столбца. Если название не запоминается по знаку, проверьте латинское или международное название.

Разбор задач

Задача 1. Условие. Запишите знаки элементов: водород, кислород, углерод, сера и железо. Нужно сопоставить русские названия с таблицей и проверить написание букв.

1. В таблице находим водород и записываем его знак H.
2. Для кислорода и углерода выбираем соответственно O и C.
3. Для серы используем знак S, а для железа — Fe, образованный от латинского Ferrum.
4. Проверяем регистр: первые буквы заглавные, вторая буква в Fe строчная.

Ответ: водород — H, кислород — O, углерод — C, сера — S, железо — Fe. Запись FE была бы ошибочной.

Задача 2. Условие. Определите названия элементов, обозначенных знаками Na, Fe, O, K, Ca. Здесь особенно важно не пытаться расшифровать каждый знак только по русской первой букве.

1. Находим в периодической системе знак Na и читаем название «натрий».
2. Знак Fe связываем с латинским Ferrum: это железо.
3. O обозначает кислород, а K — калий; оба названия нужно запомнить по таблице.
4. Ca читаем как кальций, потому что знак составлен из первых букв международного названия Calcium.

Ответ: Na — натрий, Fe — железо, O — кислород, K — калий, Ca — кальций. Латинское происхождение объясняет знаки Na, Fe и K.

Задача 3. Условие. Сравните относительные атомные массы кислорода, серы и железа и расположите элементы в порядке увеличения массы атома. Сначала нужно найти знаки элементов, затем взять значения из таблицы.

1. Кислороду соответствует O, его относительная атомная масса равна 16.
2. Сере соответствует S, для неё указано значение 32.
3. Железу соответствует Fe, его относительная атомная масса равна 56.
4. Сравниваем числа: 16 меньше 32, а 32 меньше 56.

Ответ: в порядке увеличения относительной атомной массы элементы расположены так: кислород, сера, железо. Неравенство можно записать: Ar(O) < Ar(S) < Ar(Fe), или 16 < 32 < 56.

Типичные ошибки

Ошибка — написать вторую букву знака заглавной, например FE вместо Fe. Её допускают, когда воспринимают знак как обычное сокращение слова. Проверьте себя: первая буква должна быть заглавной, а все последующие — строчными.

Ошибка — образовать знак только по русскому названию. Так получают неверные варианты для железа, меди, натрия и калия, ведь их знаки связаны с Ferrum, Cuprum, Natrium и Kalium. Если знак не похож на русское слово, сверяйтесь с таблицей.

Ошибка — смешать знак с его произношением или полным названием. Fe не читают как русское слово и не заменяют им название железа: это условное обозначение. Для проверки назовите элемент, который стоит за знаком, а не отдельные буквы.

Ошибка — считать знак обозначением только всего вещества. В химической записи знак может обозначать элемент и один атом этого элемента, например O — один атом кислорода. Посмотрите, есть ли перед знаком коэффициент: 2O означает уже два атома.

Связь с другими темами

До изучения знаков нужно различать атом, молекулу, простое вещество и химический элемент. Атом — отдельная частица, молекула состоит из связанных атомов, а элемент объединяет атомы с одинаковым зарядом ядра. Это различие помогает правильно понимать химические записи.

Знаки связаны с периодической системой: по положению элемента в таблице находят его название, обозначение и относительную атомную массу. Эти сведения становятся исходными данными для дальнейших заданий. Таблица превращается в удобный справочник химика.

Знаки понадобятся при составлении формул веществ, уравнений реакций и расчётах по химическим формулам. По ним записывают, какие элементы входят в состав вещества и сколько атомов каждого элемента участвует в записи. Поэтому правильный регистр букв важен в каждой последующей теме.

Что запомнить

• Каждый химический элемент имеет собственное название и знак.
• Знаки химических элементов являются международными обозначениями.
• Первая буква знака всегда заглавная, вторая — строчная.
• Знаки некоторых элементов образованы от их латинских названий.
• Знак элемента обозначает данный элемент и один его атом.
• Относительную атомную массу элемента находят в периодической системе.
• Знаки элементов используют при записи формул и уравнений химических реакций.